Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Động cơ nhiệt và động cơ điện V100 - 40
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường và nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt nên nó là vấn đề nóng bỏng được cả thế giới quan tâm. Thiên tai lũ lụt, hiệu ứng nhà kính, đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng mà con người không thể lường trước được, mà nguyên nhân chính của nó là do sự ô nhiễm môi trường ngày một nặng thêm, mà các phương tiện giao thông cũng góp một phần vào trong đó. Một vấn đề khác cũng cần được quan tâm là khan hiếm nguồn tài nguyên nhiên liệu như hiện nay trên các phương tiện vận tải.
Vì vậy nhiệm vụ đặt ra cho các nhà quản lý giao thông cũng như những ai quan tâm tới môi trường là làm sao cho nguồn khí thải từ xe phát ra là nhỏ nhất và ít tiêu hao nhiên liệu đốt nhất.
Chính vì lẽ đó mà em đã chọn đề tài“Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Động cơ nhiệt và động cơ điện V100 - 40” . Nhưng do thời gian không cho phép và kiến thức còn hạn chế nên em chỉ thực hiện một phần trong đề tài trên là đề tài“Thiết kế hệ thống động lực trên ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực: Động cơ nhiệt và động cơ điện V100-40” để góp phần giải quyết các vấn đề nêu trên.
|
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA |
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---oOo---
|
KHOA: CƠ KHÍ GIAO THÔNG
BỘ MÔN: ÔTÔ - MÁY CÔNG TRÌNH
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên :
Lớp :
Ngành : .
1. Tên đề tài:
Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực:
Động cơ nhiệt và động cơ điện V100-40.
2. Các số liệu ban đầu:
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Mục đích và ý nghĩa đề tài.
2. Phân tích tìm phương án kết nối động cơ nhiệt và động cơ điện.
3. Tính toán và chọn động cơ điện, động cơ nhiệt và máy phát điện.
4. Thiết kế tính toán hộp số.
5. Xây dựng các đường đặc tính của xe thiết kế.
6. Lắp đặt hệ thống điều khiển.
7. Kết luận.
4. Phần bản vẽ.
|
1 |
Các phương án bố trí ôtô Hybrid |
1 A0 |
|
2 |
Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ điện, động cơ nhiệt |
1 A0 |
|
3 |
Bản vẽ sơ đồ điều khiển chung |
1 A0 |
|
4 |
Bản vẽ kết cấu hộp số |
1 A0 |
|
5 |
Bản vẽ đồ thị đặc tính kéo của ôtô thiết kế |
1 A0 |
|
6 |
Bản vẽ cầu chủ động ôtô Hybrid |
1 A0 |
|
7 |
Bản vẽ tổng thể |
1 A0 |
|
|
Tổng cộng |
7 A0 |
1. MỤC ĐÍCH ,Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI:
1.1. MỞ ĐẦU:
Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung không giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về khí thải của xe , nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến cũng như chế tạo ra loại ôtô mà mức ô nhiễm là thấp nhất và giảm tối thiểu sự tiêu hao nhiên liệu. Mặt khác không những trong tương lai mà hiện nay nguồn tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể. Ngày nay xe chạy bằng dầu diezel, xăng hoặc các nhiên liệu khác đều đang tràn ngập trên thị trường dẫn đến tình trạng ách tắc giao thông gây ra bao nhiêu vụ tai nạn thương tâm, cũng như gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi dẫn đến hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ ngày một tăng làm những tảng băng ở Bắc cực, Nam cực cùng những nơi khác tan ra gây ra lũ lụt, sóng thần làm cho thế giới phải lao đao. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí gây ô nhiễm môi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ô tô nói riêng và mọi người nói chung. Vì thế, ôtô sạch không gây ô nhiễm (zero emission) là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ôtô ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được công bố trong những năm gần đây, tập trung là hoàn thiện quá trình cháy động cơ Diesel, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pile nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ôtô lai (hybrid)... Xu hướng phát triển ôtô sạch có thể tổng hợp như sau:
Hoàn thiện động cơ diesel:
Các kỹ thuật mới để hoàn thiện động cơ diesel đã cho phép nâng cao rõ rệt tính năng của nó bao gồm áp dụng hệ thống phun ray chung (common rail) điều khiển điện tử, lọc bồ hóng và xử lý khí trên đường xả bằng bộ xúc tác ba chức năng, hoặc nâng cao chất lượng nhiên liệu, sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp. Việc dùng động cơ diesel sử dụng đồng thời nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng (dual fuel) cũng là một giải pháp nâng cao tính năng của động cơ diesel.
Ôtô chạy bằng các loại nhiên liệu lỏng thay thế:
Các loại nhiên liệu lỏng thay thế quan tâm hiện nay là cồn, colza,... có nguồn gốc từ thực vật. Do thành phần C trong nhiên liệu thấp nên quá trình cháy sinh ra ít chất ô nhiễm có gốc carbon, đặc biệt là giảm CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên giải pháp này có lợi ở những nơi mà nguồn nhiên liệu này dồi dào hoặc các loại nhiên liệu trên được chiết xuất từ các chất thải của quá trình sản xuất công nghiệp. Một loại nhiên liệu lỏng thay thế khác mới đây được công bố là Dimethyl ether (DME) được chế tạo từ khí thiên nhiên.
Đây là loại nhiên liệu thay thế cực sạch có thể dùng cho động cơ diesel giống như LPG. Thử nghiệm trên ôtô cho thấy, ôtô dùng DME có mức độ phát ô nhiễm thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ôtô phát ô nhiễm cực thấp California ULEV. Nếu việc sản xuất DME trên qui mô công nghiệp thành hiện thực thì trong tương lai nó sẽ là nhiên liệu lỏng lý tưởng nhất vì khí thiên nhiên công bố đều khắp trên trái đất và có trữ lượng tương đương dầu mỏ.
Ôtô chạy bằng khí thiên nhiên:
Sử dụng ôtô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng lượng thay thế trong tương lai, đặc biệt về phương diện giảm ô nhiễm môi trường trong thành phố. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lượng này chưa được áp dụng rộng rãi trên phương tiện vận tải là vấn đề lưu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ôtô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã được cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi carbon.
Ôtô chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG:
Hiện nay nhiều nước, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG trên ôtô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ môi trường không khí hữu hiệu. Người ta dự báo lượng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng trong những năm tới do số lượng ôtô sử dụng nguồn năng lượng này gia tăng.
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ưa chuộng để chạy ôtô. Ngoài những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trường nó còn có lợi thế về sự thuận tiện trong chuyển đổi hệ thống nhiên liệu. Việc chuyển đổi ôtô chạy bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG có thể được thực hiện theo ba hướng: Sử dụng duy nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và LPG (dual fuel). Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hòa khí kiểu Venturie thông thường hay phun LPG trên đường nạp. Những hệ thống phun mới đang được nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này. Cũng như các loại nhiên liệu khí khác, việc lưu trữ LPG trên ôtô là vấn đề gây nhiều khó khăn nhất mặc dù áp suất hóa lỏng của LPG thấp hơn rất nhiều so với khí thiên nhiên hay các loại khí khác. Các loại bình chứa nhiên liệu LPG cũng được cải tiến nhiều nhờ vật liệu và công nghệ mới.
Ôtô chạy bằng điện:
Ôtô chạy điện về nguyên tắc là ôtô sạch tuyệt đối (zero emission) đối với môi trường không khí trong thành phố. Nhưng ôtô chạy bằng năng lượng điện gặp phải khó khăn vấn đề cung cấp điện năng, nếu như tất cả các loại ôtô đều chạy bằng điện thì ít hay nhiều còn phụ thuộc loại nhiên liệu dùng trong sản xuất điện năng. So với nhiên liệu truyền thống, mức độ có lợi tính theo C02 tương đương trên 1Km lên 90% đối với điện sản xuất bằng năng lượng nguyên tử, khoảng 20% khi sản xuất điện bằng nhiên liệu và gần như không có lợi gì khi sản xuất bằng than.
Về mặt kỹ thuật thì ôtô chạy bằng điện có hai nhược điểm quan trọng đó là năng lượng dữ trữ thấp (Khoảng 100 lần so với ôtô dùng động cơ nhiệt truyền thống) và giá thành ban đầu cao hơn (30-40% cao hơn so với ôtô dùng động cơ nhiệt). Những chướng ngại khác cần được giải quyết để đưa ôtô chạy điện vào ứng dụng thực tế một cách đại trà là khả năng gia tốc, thời gian nạp điện, vấn đề sưởi và điều hòa không khí trong ôtô.
Nếu như sự thâm nhập những ôtô chạy bằng điện vào cuộc sống của nhân loại thay các loại ôtô chạy bằng động cơ nhiệt thì các loại động cơ nhiệt được xử lý ô nhiễm triệt để với những thành tưu công nghệ hiện đại, dĩ nhiên bị biến mất vì thế mức độ có lợi về mặt ô nhiễm khi dùng động cơ điện sẽ không đáng kể, chắc chắn ít có lợi hơn khi thay ô tô cũ bằng ô tô mới dùng động cơ nhiệt hoàn thiện triệt để về mặt ô nhiễm.
Về mặt xã hội ô tô chạy điện trong giai đoạn đầu sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến vấn đề tâm lý xã hội. Thật vậy, sự hạn chế tính năng kỹ thuật cũng như bán kính hoạt động của ôtô, trở ngại trong vấn đề nạp điện, khả năng sử dụng các dịch vụ tự phục vụ sẽ góp phần làm thay đổi thói quen của người dùng và dần dần làm thay đổi cách sống. Mặt khác khi chuyển ôtô chạy bằng nhiên liệu truyền thống sang ôtô chạy bằng điện hoàn toàn sẽ gây ra chở ngại về mặt bố trí các trạm nạp điện cho ăcquy. Tuy nhiên những lợi ích mà xe chạy bằng điện mang lại cho xã hội là không nhỏ. Vì vậy ô tô chạy bằng điện chắc chắn vấn là sự lựa chọn số một của nhân loại vào những năm tới của thế kỷ 21 mà sự phát triển của nó đi theo những sự cải tiến, hoàn thiện hay phát minh quan trọng về công nghệ nhưng hiện tại sự phát triển của ô tô này cũng không cho phép giải quyết một cách nhanh chóng vấn đề ô nhiễm môi trường đô thị vì không thể xây dựng toàn bộ cơ cấu hạ tầng cơ sở phục vụ trong một thời gian ngắn.
Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu :
Một trong những giải pháp của nguồn năng lượng sạch cung cấp cho ôtô trong tương lai là pile nhiên liệu. Pile nhiên liệu là hệ thống điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng trong nhiên liệu thành điện năng. Pile nhiên liệu trước đây chỉ được nghiên cứu để cung cấp điện cho các con tàu không gian nhưng ngày nay pile nhiên liệu đã bước vào giai đoạn thương mại hóa để cung cấp năng lượng cho ôtô. Do không có quá trình cháy xảy ra nên sản phẩm hoạt động của pile nhiên liệu là điện, nhiệt và hơi nước. Vì vậy, có thể nói ôtô hoạt động bằng pile nhiên liệu là ôtô sạch tuyệt đối theo nghĩa phát thải chất ô nhiễm trong khí xả. Ôtô chạy bằng pile nhiên liệu không nạp điện mà chỉ nạp nhiên liệu hydrogen. Khó khăn vì vậy liên quan đến lưu trữ hydro dưới áp suất cao . Nhiều nghiên cứu đề nghị điều chế hydro ngay trên xe để sử dụng cho pile nhiên liệu nhưng hệ thống như vậy rất cồng kềnh và phức tạp. Tuy nhiên ngày nay người ta đã thành công trong chế tạo các loại pile nhiên liệu có hiệu suất cao và giá thành phù hợp nhưng việc áp dụng phương án này trên xe vẫn còn xa so với hiện thực vì so với các phương án làm giảm ô nhiễm khác, pile nhiên liệu chạy ôtô vẫn còn là loại nhiên liệu “xa xỉ” và “cao cấp”. Ngày nay người ta thấy rằng nếu sử dụng pile nhiên liệu để chạy ôtô thì giá thành đắt hơn chạy bằng diesel khoảng 30%.
Ôtô hybrid ( ôtô lai) :
Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường. Trong thời gian gần đây, các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như Toyota, Honda,... đã tung ra thị trường những thế hệ ô tô mới có hiệu suất cao và giảm đáng kể lượng chất thải gây ô nhiểm môi trường được gọi là “ô tô lai” (Hybrid - Car). Có thể nói, công nghệ lai là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái (the ultimate eco-car).
Hình 1.1. Xu hướng phát triển ôtô sạch của thế giới
Xu hướng phát triển ô tô sạch trên thế giới được mô tả như ở hình 1-1. Vị trí sắp xếp của các thế hệ động cơ theo chiều cao thể hiện thời điểm ra đời của nó, còn các chỉ số kèm theo chỉ thứ tự xếp loại theo ưu điểm của mỗi loại động cơ.
1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI :
Ở các nước phát triển cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tô nói chung đã từ lâu. Theo xu thế chung, đứng đầu danh sách là ô tô chạy điện tiếp theo là ô tô lai, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu là ứng viên thứ ba của cuộc chạy đua. Về mặt nhiên liệu cho động cơ nhiệt, chất lượng của các loại nhiên liệu lỏng truyền thống sẽ được nâng cao, các loại nhiên liệu khí (LPG, khí thiên nhiên) sẽ được áp dụng rộng rãi trên ô tô, các loại nhiên liệu sinh học (như ethanol, colza) có lợi thế so sánh thấp về mặt môi trường và giá thành nhiên liệu này còn cao nên hạn chế về mặt sử dụng, các nhiên liệu tổng hợp từ khí thiên nhiên đang được nghiên cứu, nhiên liệu khí hydro cho ô tô chưa có triển vọng ứng dụng do công nghệ và giá thành.
Sự phát triển của ô tô sử dụng điện và pin nhiên liệu phụ thuộc vào khả năng phát triển, hoàn thiện các loại động cơ truyền thống và sử dụng các nguồn nhiên liệu sạch thay thế các nguồn nhiên liệu lỏng hiện nay để làm giảm ô nhiễm môi trường. Các yếu tố cần quan tâm để xem xét gồm dự báo chất lượng của hệ thống vận chuyển khách công cộng và giá thành của pin nhiên liệu với các loại nhiên liệu thay thế khác để đạt cùng mức độ giảm NOx. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong vòng ít năm tới, kỹ thuật làm giảm NOx bằng cách cải thiện động cơ diesel, sử dụng LPG và khí thiên nhiên rẻ hơn là sử dụng pin nhiên liệu. Trong tương lai dài hơn thì việc giảm NOx bằng cách sử dụng pin nhiên liệu trên xe buýt sẽ có giá thành tương đương với việc cải thiện động cơ diesel để đạt cùng mức độ hiệu quả. Để đạt được cùng tính năng kinh tế và mức độ phát ô nhiễm đối với động cơ sử dụng LPG thì trong thập niên 2010, giá nhiên liệu hydro phải giảm đi 50% và giá thành pin nhiên liệu phải giảm đi 30% so với giá cả hiện nay. Vì vậy trong vòng 2 thập niên tới, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu vẫn chưa có lợi thế cạnh tranh so với các loại nhiên liệu thay thế.
Vì vậy trong điều kiện của nước ta từ nay đến 2020, ô tô lai chạy bằng điện kết hợp với việc nạp điện bổ sung bằng động cơ nhiệt là phù hợp nhất. Năng lượng điện năng của chúng ta được sản xuất chủ yếu bằng thủy điện (năng lượng tái sinh) như nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, nhà máy thuỷ điện Ialy, nhà máy thuỷ điện Sơn La và chủ động nguồn cung cấp khí dầu mỏ. Hiện nay chúng ta có nhà máy sản xuất ga Dinh Cố và trong tương lai gần nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam ở Dung Quốc đi vào hoạt động, sản lượng khí đồng hành của nhà máy là nguồn cung cấp nhiên liệu LPG. Nhu cầu sử dụng ô tô trong tương lai là xu thế tất yếu của xã hội phát triển. Nước ta có thị trường nội địa lớn với hơn 80 triệu dân. Cho tới nay, thị trường này hầu như vẫn còn nguyên vẹn. Trong xu thế hòa nhập kinh tế khu vực (AFTA) và thế giới (WTO), thị trường nội địa của nước ta chắc chắn sẽ là mảnh đất màu mỡ đối với các nhà sản xuất ô tô thế giới. Mặt khác việc hoà nhập kinh tế với thế giới sẽ nẩy sinh vấn đề về tiêu chuẩn chất thải của xe cho phù hợp với những quy định của thế giới. Nếu chúng ta cứ nhập xe từ nước khác xẽ làm mất thị phần đối với một sản phẩm công nghiệp quan trọng của đất nước. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế tiến tới sản xuất một chủng loại ô tô phù hợp với điều kiện sử dụng trong nước có ý nghĩa rất thiết thực và cấp bách đối với nước ta.
Đề tài ‘’Thiết kế hệ thống động lực trên ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ’’ là một phần trong đề tài
" Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 " đặt nền tảng cho việc thiết kế và sản xuất một kiểu ô tô mang nhãn hiệu Việt Nam phù hợp với điều kiện giao thông trong nước, giá thành vừa phải, có hiệu suất sử dụng năng lượng cao và mức độ phát ô nhiễm thấp, góp phần thực hiện nhiệm vụ cấp bách nói trên nhằm đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Nói tóm lại, đề tài này có ý nghĩa trong công cuộc đổi mới và sáng tạo để thiết kế hoàn chỉnh và chế tạo một ô tô sinh thái tại Việt Nam với mục tiêu hướng tới là:
- Nâng cao điều kiện sống của người dân.
- Tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường trong giao thông vận tải.
- Tạo ra mặt hàng công nghiệp đặc thù mang lợi thế cạnh tranh lớn.
- Phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở Việt Nam.
- Tạo ra một nét mới để khẳng định nguồn nhân lực của con người Việt Nam.
2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN :
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên em không thể thiết kế và tính toán hết được các nội dung trong đề tài " Thiết kế ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ". Vì vậy em đi tìm hiểu và tính toán thiết kế đề tài ‘’Thiết kế hệ thống động lực trên ôtô bốn chỗ ngồi sử dụng hai nguồn động lực : Động cơ nhiệt và động cơ điện V 100 - 40 ’’
2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ NHIỆT :
Tuỳ theo sự phối hợp giữa động cơ nhiệt và động cơ điện mà có các dạng hệ thống kết nối truyền thống sau đây được sử dụng.
2.1.1.Kiểu kết nối nối tiếp :
Động cơ điện truyền lực đến bánh xe, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ăcquy hoặc cung cấp cho động cơ điện . Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.1.
Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để sạc bình ăcquy và một sẽ dùng chạy động cơ điện.
ộng cơ điện ở đây có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh.
Hình 2.1: Hệ thống lai nối tiếp
Ưu điểm: Chỉ một mình động cơ điện kéo xe và khi cần nạp cho acquy thì động cơ nhiệt chạy ở chế độ lớn nhất nên giảm tối thiểu lượng ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm: Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược điểm như: Kích thước và dung tích ắc quy lớn nên cồng kềnh, động cơ nhiệt luôn làm việc ở chế độ đầy tải để cung cấp nguồn điện cho ắc quy nên dễ bị quá tải.
2.1.2. Kiểu lai song song :
Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song. Cả động cơ nhiệt và mô tơ điện cùng truyền lực tới trục bánh xe với mức độ tuỳ theo các điều kiện hoạt động khác nhau. Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng lượng truyền mômen chính còn môtơ điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc.
Ở hệ thống lai này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc quy trong các chế độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc quy. Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.2.
Hình 2.2: Hệ thống lai song song
Ưu điểm : Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp.
Nhược điểm: Động cơ điện ( máy điện) cũng như bộ phận điều khiển mô tơ điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lai nối tiếp. Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao.
2.1.3. Kiểu lai hỗn hợp :
Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra. Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động. Tuy nhiên xe có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện. Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xe hybrid. Kiểu lai này được mô tả như ở hình 2.3.
Ưu và nhược điểm của 3 kiểu lai của hệ thống THS được so sánh ở bảng 2.1
Bảng 2.1: So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống lai.
|
Kiểu lai |
Sự cải tiến tiết kiệm nhiên liệu |
Sự thực hiện truyền động |
||||
|
Sự dừng không tái sinh |
Lấy lại năng lượng |
Hoạt động hiệu suất cao |
Tổng hiệu suất |
Gia tốc |
Công suất phát ra cao liên tục |
|
|
Nối tiếp |
||||||
|
Song song |
||||||
|
Hổn hợp |
||||||
|
Tuyệt vời Cao cấp hơn Có bất lợi |
||||||
2.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI GIỮA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ NHIỆT DÙNGTRÊN XE THIẾT KẾ :
Với các ưu điểm nổi bật về môi trường và tiết kiệm nhiên liệu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người tiêu dùng sử dụng loại ô tô này. Ôtô Hydrô, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... đều không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối cảnh đó thì ôtô lai nhiệt điện phù hợp với nước ta nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ôtô sạch nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu. Tuy nhiên loại xe này phù hợp hơn với điều kiện sử dụng hoạt động trong phạm vi các thành phố, các khu du lịch và có thể vận hành trên các loại đường dài hàng trăm kilômet tương đối bằng phẳng ...Chứ không thể sử dụng ô tô lai nhiệt điện thay hẳn các loại ôtô khác vì tính công nghệ lai còn nhiều hạn chế, mà cái khó nhất của vấn đề này là nguồn dự trữ năng lượng điện để cấp cho động cơ điện, vì nếu dùng bình ăcquy thông thường thì số lượng bình rất nhiều. Nhưng để giảm lượng ô nhiễm môi trường cũng như đơn giản dễ chế tạo và sử dụng mà em chọn phương án ‘’ nối tiếp’’ để thực hiện việc truyền động.
Sự truyền động từ động cơ điện xuống các xe chủ động ta có thể sử dụng bằng nhiều cách truyền động như : Cơ khí, thủy tĩnh, thủy động, truyền động bằng điện. Trong đó truyền động thủy động về tính năng có rất nhiều ưu điểm và được sử dụng trên các loại ôtô ngày nay. Song, nó không phù hợp với sự phát triển kỹ thuật cũng như nền kinh tế ở Việt Nam vì :
+ Kết cấu phức tạp đòi hỏi chế tạo với tính công nghệ cao.
+ Giá thành đắt, chăm sóc bảo dưỡng tương đối phức tạp.
+ Thường dùng trên xe có công suất vận hành lớn.
Chính vì vậy em chỉ đề cập các dạng truyền động bằng điện theo kiểu nối tiếp. Nằm trong điều kiện tình hình như ở nước, các kiểu truyền động đó được điều khiển theo ý chủ quan của người lái nên không cần trang bị thêm các bộ điều khiển điện tử trên xe.
2.3. CÁC KIỂU TRUYỀN ĐỘNG THEO KIỂU LAI NỐI TIẾP :
- Đối với ôtô thiết kế do có có nhiều động cơ thì việc bố trí giữa cụm động
cơ lai và hệ thống truyền lực sao cho hợp lý . Vì vậy ta chọn cầu nào là cầu chủ động để thuận lợi nhất cho việc bố trí và tăng cao hiệu suất của hệ thống truyền lực.
- Khi máy điện và động cơ đốt trong đặt nằm ngang có thể rút ngắn được chiều dài cơ sở của xe.
2.3.1. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu trước là cầu chủ động :
Kiểu lai này có sơ đồ như ở hình 2.4. Cụm truyền động gồm có : Động cơ điện (4) truyền động đến các bánh xe và động cơ nhiệt (1) hoạt động ở đa chế độ để kéo máy điện xoay chiều (2) quay và phát điện cung cấp cho động cơ điện và nạp điện cho bộ ắc quy (10). Khi mà bình ắc quy (10) đã được nạp đầy thì có thể chuyển sang chế độ chỉ một mình động cơ điện hoạt động và lấy điện từ ắc quy. Khi thực hiện tăng tốc và leo dốc máy phát điện (2) quay ở số vòng quay thấp nên thể phát điện đúng tần số nên lúc này có sự phóng điện hỗ trợ từ ắc quy. Sự tái sinh năng lượng được thực hiện khi thực hiện quá trình phanh và xuống dốc, điện được tái sinh từ động năng thừa của xe nạp điện cho ắc quy (10).
Sơ đồ lai :
Hình 2.4 : Sơ đồ hệ thống lai kiểu nối tiếp truyền động dạng có cầu trước là cầu chủ động
1 - Động cơ nhiệt ; 2- Máy phát điện xoay chiều ; 3 - Bộ chuyển đổi điện ; 4 - Động cơ điện một chiều ; 5- Bộ điều khiển động cơ một chiều ; 6- Hộp số (hoặc hộp giảm tốc),bộ tuyền lực chính và vi sai ; 7 - Truyền lực cuối cùng ; 8 - Bánh xe chủ động ; 9 - Bánh xe bị động ; 10 - Bộ ắc quy.
Ưu điểm :
- Phân bố trọng lượng trên cầu trước và sau khi có một người lái khoảng (60÷40)%, đảm bảo cho ô tô có tính quay vòng thiếu và tính ổn định về hướng cao với tải trọng bất kỳ .
- Có khả năng vượt chướng ngại vật rất tốt.
Nhược điểm:
- Khả năng vượt dốc kém do giảm trọng lượng bám trên cầu chủ động .
- Có khả năng mất điều khiển trên đường trơn trượt do lực kéo trên bánh chủ động lớn .
- Có khả năng hãm cứng các bánh xe sau khi phanh nếu không đặt các bộ điều chỉnh lực phanh hoặc hệ thống chống hãm cứng bánh xe .
Do các ưu nhược điểm trên, sơ đồ này thường dùng trên xe du lịch hiện đại, tốc độ cao.
2.3.2. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu sau là cầu chủ động :
Kiểu lai này được bố trí như hình 2.5. Động cơ điện 5 truyền lực đến hộp số 6 ( hoặc hộp giảm tốc) đến bộ truyền lực 7 để kéo các bánh xe chủ động. Khi cần nạp điện cho ăcquy thì động cơ nhiệt 1 chạy kéo máy phát điện 2 qua bộ chuyển đổi điện và bộ nạp 3 đến nạp cho ắcquy.
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống kiểu nối tiếp truyền động dạng có cầu sau là cầu chủ động
1- Động cơ nhiệt ; 2- Máy phát điện ; 3- Bộ chuyển đổi điện và bộ nạp ; 4- Bộ điều khiển ; 5- Động cơ điện một chiều ; 6- Hộp số (hộp số thường hoặc hộp số hành tinh); 7- Bộ truyền lực chính và vi sai cầu chủ động ; 8- Bộ ắc quy
Ưu điểm :
- Tầm quan sát người lái tốt hơn .
- Dễ tiếp cận động cơ lai để bảo dưỡng và sửa chữa .
- Phân bố trọng lượng trên cầu sau lớn hơn cầu trước nên khả năng vượt dốc và chuyển động trên đường trơn trượt của xe tốt hơn .
- Dễ bố trí ghế ngồi, cách nhiệt và cách âm cho người lái .
Nhược điểm :
- Do cầu sau là cầu chủ động nên để lắp đặt dễ dàng phải dùng trục các đăng nên chiều dài của xe có thể dài hơn.
- Khoang hành lý đặt phía trước nên chiều ngang bị giới hạn bởi hai bánh trước .
- Theo tài liệu tham khảo[ 2 ] tỷ lệ phân bố tải trọng lên cầu trước và sau khi đầy tải khoảng (42 58 ) % nên cầu sau hơi quá tải làm xe có khuynh hướng quay vòng thừa nên kém ổn định đặc biệt là ở tốc độ cao.
- Chiều dài các bộ phận điều khiển lớn, phải có đường ngầm xuyên qua xe nên sàn xe không được bằng phẳng.
- Khả năng vượt chướng ngại vật không tốt so với cầu trước chủ động.
2.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE THIẾT KẾ :
Với những ưu điểm nổi bật của phương án cầu sau chủ động so với cầu trước chủ động phù hợp với loại xe mà ta thiết kế . Ta chọn phương án bố trí các hệ thống truyền lực ở cầu sau là cầu chủ động cho xe thiết kế với cách bố trí động cơ nhiệt và động cơ đốt trong phía trước buồng lái.
Từ những phân tích trên, cùng với yêu cầu của xe thiết kế nên ta chọn phương án cầu sau là cầu chủ động.
3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN, ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN :
3.1. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN :
3.1.1. Tính toán công suất động cơ điện :
Muốn tính toán công suất chính xác và lựa chọn hợp lí động cơ điện xe thiết kế ta thực hiện những bước sau :
Bước1 : Chọn sơ bộ các khối lượng thành phần.
+ Khung vỏ và cơ cấu truyền lực : Go = 425 [Kg]
+ Các bánh xe 4 cái : Gbx = 60 [Kg]
+ Trọng tải 4 người và hành lý : Ghe = 300 [Kg]
+ Hệ thống truyền động điện (chiếm khoảng 35%) : Gđ = 470 [Kg]
+ Động cơ đốt trong và máy phát điện xoay chiều khoảng : Gđ/c = 100 [Kg]
Tổng cộng : GS = 1355[kg] hay G = 13550[KG].
Bước 2 : Khảo sát các lực cản tác dụng lên xe khi vận hành.
- Khảo sát sự chuyển động của xe khi lín dốc c gia tốc.
Hình 3.1: Các lực cản tác dụng lên xe khi lên dốc
Công suất cần thiết của động cơ điện có thể tạo ra lực kéo Xk dùng để thắng lực cản lăn của mặt đường X1 , lực cản lên dốc Pi , lực cản gió và lực quán tính khi tăng tốc Pj . Phương trình cân bằng lực như sau:
Xk = X1+P1 + +Pj (3.1)
Lực cản lăn được tính:
X1 = f.G
G :là tổng trọng tải của xe
G = 13550 (N)
F : Hệ số cản lăn
Theo phạm vi hoạt động thường xuyên của xe là đường thành phố, hệ số cản lăn được tính cho đường bê tông nhựa tốt với :
f = 0,005 0,01 đối với xe chạy bằng điện.
Chọn f = 0,008 .Thay số ta tính được:
X1 = 13550.0,008
= 135,5 (N).
Lực cản gió được tính:
= k.S.V2
Với : k là hệ số cản không khí
S là diện tích cản chính diện
V là vận tốc của xe.
Đối với xe con vỏ kín :
k = 0,150,35(Ns2/m4) và
S = 1,62,1(m2).
Chọn k = 0,2(Ns2/m4), S = 1,6(m2)
và vận tốc cực đại của xe được chọn
= 98(km/h) = 27,22(m/s)
Ta có := 0,2.1,6.27,222 = 237,13(N).
Tuy nhiên, để hạn chế công suất cho động cơ ta không cho phép xe hoạt động ở chế độ có cả 4 lực cản xảy ra cùng lúc. Chẳng hạn, khi xe lên dốc ta chỉ cho phép xe chạy đều và vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực quán tính và lực cản gió, hoặc khi xe đang chạy ở tốc độ cực đại thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán tính. Như vậy, khi xe chuyển động đạt tốc độ cực đại , không còn gia tốc chuyển động trên đường nằm ngang (;= 0 )
+XKG = X1 + = 135,5+ 237,13 = 372,63(N)
Cả hai trường hợp này đều có lực cản chung nhỏ hơn trường hợp tổng quát và phù hợp với chế độ hoạt động thực tế của xe.
Trường hợp xe chạy ở tốc độ lớn nhất được xem là sử dụng hết công suất của động cơ điện, trường hợp xe leo dốc tuy lực cản có lớn hơn nhưng vận tốc có thể rất nhỏ nên công suất cũng có thể nhỏ hơn. Ta tính trường hợp xe chạy ở tốc độ lớn nhất (chỉ chịu tác dụng của lực cản lăn và lực cản của gió) , để xác định cân bằng công suất cho động cơ điện khi xe hoạt động ở tốc độ cực đại, khi đó lực kéo cần thiết của động cơ
Px = 372,63(N) và vận tốc cực đại của xe
Chọn Vmax=100 (km/h) = 27,22 (m/s).
Ta có công suất cản của xe lúc này là:
PCG = px . v = 372,63.27,22 = 11043,97 (W) (3.2)
Đây là công suất cần thiết của động cơ để xe hoạt động tốt và thoả mãn các lực trên của xe trong trường hợp này là: PM = PDG / (với là hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn sơ bộ ( = 0,93) ta được:
PM = 11043,97/0,93= 10907,5(W)=10,9075KW (3.3)
Vậy công suất của động cơ điện chọn là:
3.1.2. Lựa chọn động cơ điện và hiệu điện thế của động cơ điện :
Hiện nay, động cơ điện trang bị trên ôtô có rất nhiều loại khác nhau như: Động cơ một chiều có chổi than, động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ xoay chiều đồng bộ, động cơ xoay chiều từ trở và động cơ một chiều không chổi than. Xét về đặc tính cơ của động cơ điện thì động cơ điện một chiều sẽ cung cấp một momen kéo tốt hơn động cơ điện xoay chiều (hình 3.2). Tuy nhiên loại động cơ điện một chiều có chổi than thì tuổi thọ không cao, trong quá trình vận hành đòi hỏi phải bảo dưỡng chổi than. Còn động cơ điện một không chổi than thì có rất nhiều ưu điểm nhưng giá thành cao và cũng chưa được phổ biến trên thị trường. Động cơ xoay chiều có nhược điểm là hệ thống điều khiển phức tạp, cần có bộ biến tần để biến đổi điện một chiều (DC) từ ắc quy thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho động cơ. Nếu xét về mặt kinh tế, sử dụng động cơ một chiều có chổi than sẽ cho ra giá thành thành thấp nhất. Vì vậy ta chọn loại động cơ điện một chiều có chổi than làm nguồn động lực cho xe cần thiết kế. Ngoài ra, ở vùng công suất nhỏ động cơ một chiều có chổi than hoạt động cũng khá hiệu quả.
Hình 3.2: Đường đặc tính của ba loại động cơ điện
Đường1- Đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Đường 2- Đặc tính AC đồng bộ ; Đường 3- Đặc tính AC không đòng bộ.
Phân tích lựa chọn loại động cơ điện một chiều
Với mục tiêu về kinh tế, ta chọn loại động cơ điện một chiều có chổi than làm nguồn động lực cho xe thiết kế. Ngoài ra ở vùng công suất vừa phải (11KW) động cơ điện một chiều có chổi than hoạt động cũng khá hiệu quả.
Theo cách kích thích từ thì động cơ điện một chiều có rất nhiều loại. Theo cách phân loại này thì có các loại động cơ điện như:
+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Bao gồm động cơ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu hay kích thích điện từ. Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cữu chỉ dùng cho các loại động cơ có công suất nhỏ (cỡ vài chục W). Loại kích thích điện từ có dây quấn lấy điện từ ắc quy lưới điện một chiều và được dùng trong trường hợp điều chỉnh điện áp trong phạm vi rộng, công suất lớn và điện áp thấp hoặc điện áp cao.
+ Động cơ điện một chiều tự kích thích: Tuỳ theo cách nối các dây quấn kích thích ta có:
- Động cơ điện một chiều kích thích song song.
- Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp.
- Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp.
a) b) c) d)
Trong đó : Iứ : Dòng điện phần ứng
It : Dòng điện kích từ
Ut : Điện thế kích từ
Rt : Điện trở dây quấn kích từ
Rđc : Điện trở động cơ điện một chiều
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều
Đối với động cơ điện một chiều kích thích độc lập mặc dù nó có ưu điểm là khả năng điều chỉnh dòng kích thích thuận lợi và kinh tế. Tuy nhiên, ta phải sử dụng thêm một nguồn kích thích phụ bên ngoài, điều này sẽ gây khó khăn trong việc bố trí và sắp xếp các chi tiết nên ta không chọn loại động cơ điện loại này.
Trong các loại động cơ điện tự kích thích thì loại động cơ điện kích thíchnối tiếp được dùng rất nhiều và phổ biến trên thị trường hiện nay. Mặt khác do phạm vi hoạt động của xe thiết kế chủ yếu chạy ở thành phố nên động cơ điện kích thích nối tiếp kiểu này phù hợp nhất vì có tốc độ quay không tải lý tưởng w lớn nên có thể tái sinh năng lượng khi động cơ ở trạng thái hãm. Không những thế động cơ điện kích từ nối tiếp còn có khản năng quá tải lớn về mômen, khi có cùng một hệ số quá tải dòng điện như nhau thì mômen của động cơ điện kích từ nối tiếp lớn hơn, mặt khác dòng điện cho phép của động cơ điện loại này có thể lớn đến 2,5 Iđm . Do vậy ta chọn loại động cơ điện này để lắp cho xe đang thiết kế.
Động cơ điện kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Vì dòng kích từ bằng dòng điện phần ứng ( Ikt = Iư = I ) nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, ít vòng dây và điện trở nhỏ. Mạch điện tương đương trên hình (hình 3.4.) với Rtn điện trở của dây quấn kích từ nối tiếp.
Hình 3.4: Sơ đồ mạch tương ứng của động cơ điện kích từ nối tiếp
Trong đó : U : Điện áp phần ứng của động cơ điện
I : Dòng điện
Rtn : Điện trở của dây quấn kích từ nối tiếp
Eư : Suất điện động phần ứng
Iư : Dòng điện phần ứng
n : Tốc độ quay
M : Mô men
Rư : Điện trở phần ứng
Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc. Trong các loại đặc tính thì quan trọng nhất là đặc tính cơ: là đặc tính biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và momen
( n = f(M) ) khi U = const.
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp có dạng của đường Hyperbol bậc hai. Ta thấy rằng ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, tốc độ (n) giảm rất nhanh khi momen (M) tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số rất lớn. Cũng vì vậy mà thường ít dùng động cơ điện một chiều trong các trường hợp dễ xảy ra mất tải như dùng đai truyền. Vì khi xảy ra mất tải thì tốc độ của động cơ sẽ tăng đột ngột rất nguy hiểm. Với đặc tính cơ mềm mại như vậy, động cơ điện một chiều rất có ưu việt trong những điều kiện cần mở máy nặng nề và cần tốc độ thay đổi trong một phạm vi rộng. Ví dụ ở các đầu máy kéo tải (xe điện, đầu máy điện, cần trục...)
Hình 3.5: Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện
n0 - Số vòng quay không tải lý tưởng ; nđm - Số vòng quay định mức(hay số vòng quay cơ bản ) ; M0- mômen của động cơ ở tốc độ không tải lý tưởng ; Mđm - mômen định mức nđm< < n0.
- Phân tích lựa chọn hiệu điện thế cho động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Với cùng một công suất, nếu tăng hiệu điện thế của động cơ điện thì dòng điện chạy trong mạch và khối lượng của động cơ điện sẽ giảm. Tuy nhiên số lượng bình ắc quy sẽ tăng theo nhằm đảm bảo hiệu điện thế cần thiết đồng thời đòi hỏi tốt hơn vấn đề an toàn điện. Theo thống kê thực tế, khối lượng bình ắc quy tỷ lệ thuận với dung lượng của nó. Do đó, khối lượng tổng cộng của bộ nguồn ắc quy không phụ thuộc vào điện áp của hệ thống mà chỉ phụ thuộc vào công suất cần cung cấp.
Từ những ràng buộc trên, đồng thời dựa vào thống kê mức điện áp của các loại động cơ điện có trên thị trường, ta có thể chọn loại động cơ điện có hiệu điện thế U = 156 (V). Với hiệu điện thế này khối lượng động cơ điện vừa phải và khối lượng cũng như kích thước bình ắc quy vừa phải, thuận tiện trong việc bố trí lắp đặt. Hiện nay trên thị trường có bán loại động cơ điện một chiều A02 công suất 13,6 KW], ta chọn loại động cơ này để làm nguồn động lực cho xe thiết kế.
3.1.3. Mở máy động cơ điện một chiều :
Mở máy là quá trình cấp điện từ nguồn ắc quy đến động cơ điện để khởi động động cơ. Để mở máy động cơ điện một chiều đươc tốt, phải thực hiện đươc những yêu cầu sau:
Momen mở máy (hay khởi động- Mk ) phải có trị số cao nhất có thể có để hoàn thành quá trình mở máy, nghĩa là đạt được tốc độ quy định trong thời gian ngắn nhất.
Dòng điện mở máy ( hay khởi động- Ik) phải được hạn chế đến mức nhỏ nhất để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh hưởng xấu đến đảo chiều.
Trong khuôn khổ những yêu cầu trên, ta áp dụng ba phương pháp mở máy sau:
- Mở máy trực tiếp.
- Mở máy nhờ biến trở.
- Mở máy bằng điện áp thấp.
Đối với phương pháp mở máy bằng biến trở chỉ dùng cho những động cơ điện có công suất lớn và tổn thất điện áp rất cao. Còn mở máy bằng điện áp thấp đòi hỏi phải dùng một nguồn điện độc lập để cung cấp cho phần ứng của động cơ, điều này gây phức tạp trong cách bố trí và tăng giá thành.
Phương pháp mở máy trực tiếp được thưc hiện bằng cách đóng thẳng động cơ điện vào nguồn. Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, đồng thời khắc phục được các nhược điểm của hai phương pháp trên nên ta chọn phương pháp này để mở máy cho động cơ điện một chiều.
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ NGUỒN ẮC QUY :
Sau khi chọn được loại ắc quy cần thiết để lắp đặt cho xe là ắc quy axít chì vì
nó thông dụng và giá thành tương đối thấp, ta tiến hành tính toán các thông số kỹ thuật cần thiết của bộ ắc quy để đảm bảo khả năng cung cấp điện cho các thiết bị tải trên xe.
Với hiệu điện thế của các loại ắc quy lắp trên ôtô là 12(V). Dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào số giờ mà xe chạy hết bình và tỷ lệ khối lượng của hệ thống truyền động điện so với tổng khối lượng xe theo tỷ lệ tối ưu là không quá 35%. Dung lượng hay điện dung của ắc quy là đại lượng đặc trưng cho quá trình phóng và nạp điện của nó. Giá trị của điện dung là một đại lượng phụ thuộc vào giá trị dòng điện và thời gian, tức là phụ thuộc vào chế độ phóng và nạp điện. Tuy nhiên, để tính chọn được bộ ắc quy phù hợp với loại xe mà ta đang thiết kế thì ta phải tính điện dung phóng (dung lượng) của ắc quy.
Dung lượng ắc quy được xác định theo [ 3 ] như sau:
Qp = Ip . tp = (P / U) . tp (3.4)
Trong đó:
- Qp : Dung lượng của ắc quy (A.H)
- Ip : Dòng điện phóng (A)
- tp : Thời gian phóng (h)
- P : Công suất của động cơ điện. (N)
- Chọn sơ bộ xe chạy được 100(km) là hết bình thì ứng với công suất lớn nhất thì xe chạy với vận tốc lớn nhất mà vận tốc lớn nhất của xe là 98(km/h) nên ta có thể xem số giờ xe chạy hết bình là 1h (một giờ).
- Công suất động cơ khi làm việc ở chế độ lớn nhất:
P= 11000 (W)
Hiệu điện thế của động cơ điện là U = 156 (V)
I= (11000/156).1 (A)
Þ I = 70,5 (A)
Để có được loại ắc quy phù hợp (Qp = 70,5 A.H) thì ta có thể chọn ắc quy loại N70Z(12 V - 75 A.H). Như vậy, ta vậy ta chọn cách mắc nối tiếp các ắc quy trên xe để có được bộ nguồn ắc quy đảm bảo được yêu cầu làm việc.
Hình 3.6. Sơ đồ đấu nối tiếp 13 bình ắcquy (12V- 75AH)
Mặt khác theo [3] ta có :
Qn = In . tn (3.5)
Trong đó:
- Qn : Điện dung nạp, là điện lượng mà ắc quy tiếp nhận được trong quá trình nạp. (A.H)
- In : Dòng điện nạp (A)
- tn : Thời gian nạp (h)
Do có các tổn hao trong quá trình nạp nên điện dung nạp thường phải lớn hơn so với điện dung phóng (10 % - 15 %). Tức là:
Qn = Qp + Qp .0,1 = Qp . 1,1
Qn = 75.1,1 = 82,5 (A.H).
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam thì dòng điện nạp (in) thường bằng 0,1 dung lượng nạp của ắc quy.
in = 0,1.Qn
Như vậy ta có thời gian nạp cho ắc quy:
tn = Qn / in = Qn / 0,1.Qn
tn = 10 (h).
Tuy nhiên, với thời gian nạp điện là tn = 10 (h) thì chỉ được sử dụng trong trường hợp nạp mới cho ắc quy bằng phương pháp ” thế hiệu không đổi ” hay nạp no cho ắc quy sau khi xe không còn làm việc. Ngoài ra, để xe làm việc được liên tục thì ta cần phải bù vào phần năng lượng đã bị tiêu hao trong quá trình làm việc của xe, tức là cần phải bổ sung năng lượng bằng cách cho động cơ nổ làm việc để kéo máy phát nạp điện cho ắc quy.
Sau khi tính chọn được loại ắc quy, chúng ta cần kiểm tra lại tỷ lệ khối lượng của hệ thống truyền động so với tổng khối lượng của xe.Nếu vượt quá tiêu chuẩn thì hoặc là giảm bớt dung lượng của ắc quy ( giảm số giờ chạy hết bình ) hoặc là chọn loại ắc quy khác có tỷ trọng khối lượng trên dung lượng nhỏ hơn.
Dựa vào thông số kỹ thuật của bình ắc quy do nhà sản xuất cung cấp, loại bình ắc quy 12(V) - 75 (A.H) có khối lượng m1 = 22 (kg). Động cơ điện có khối lượng m2 = 156 (kg). Như vậy, tổng khối lượng của hệ thống truyền động điện sẽ là:
m = m1 + m2 = 13.22+ 156 = 432 (kg)
Tính hệ số tỷ lệ khối lượng:
l = m / M = 432 / 1355 = 0,3188 < 35 %
Như vậy, tỷ lệ này đã đạt yêu cầu kỹ thuật.
3.3. CHỌN CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN, ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ SƠ ĐỒ NẠP ĐIỆN CHO ĂC QUY:
3.3.1. chọn công suất máy phát điện và động cơ nhiệt:
Như chúng ta đã biết, vấn đề cung cấp và lưu trữ điện năng cho xe hoạt động
lâu dài là một vấn đề rất khó khăn. Hiện nay, phương pháp lưu trữ điện chủ yếu vẫn là sử dụng các loại bình ắc quy với dung lượng riêng còn thấp. Muốn tăng công suất lưu trữ thì khối lượng của bộ ắc quy sẽ lớn làm cho tải trọng có ích của xe nhỏ lại.
Hơn nữa, khi sử dụng hết bình ắc quy, thời gian nạp lại là khá dài, thường kéo dài từ 8 đến 10 giờ đồng hồ. Do đó, để tăng thời gian sử dụng xe mỗi ngày ta cần trang bị thêm cụm động cơ nổ - máy phát điện để khi cần nó sẽ phát điện hỗ trợ cho ắc quy cung cấp đến các động cơ điện.
Ưu điểm của động cơ nổ tĩnh tại kéo máy phát điện là nó luôn làm việc với chế độ có số vòng quay ổn định nên đạt hiệu suất cao hơn và ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Dựa vào phần tính toán trên ta có:
Qn = 82,5 (A.H)
Þ Qn = 82,5.156 = 12870 (W.H)
Khi động cơ nổ làm việc để nạp điện bổ sung cho ắc quy thì năng lượng của nó phát ra trong một thời gian ( tđ ) sau khi qua máy phát sẽ bằng năng lượng mà ắc quy được cấp để bổ sung cho phần mất đi.
Ta có phương trình cân bằng năng lượng:
Pđc . tđ ³ Qn [3.6]
Trong đó:
- Pđc : Công suất của động cơ nổ (W)
- tđ = 2h: Thời gian nạp bổ sung của động cơ nổ (H)
- Qn : Dung lượng nạp của ắc quy tính theo giá trị công suất (W.H)
Û Pđc . 2³ 12870
Pđc ³ 6435 (W) = 6,435 (KW)
Để phù hợp với công suất của động cơ nổ vừa tính được ta chọn Pđc = 7(KW)
Tổng hợp các thông số của động cơ điện và bộ nguồn ắc quy
1. Động cơ điện (mô tơ):
- Kiểu: A02 - Hiệu điện thế : 156(V).
- Công suất : 13,6[KW)] - Vòng quay định mức: 2920(v/ph).
- Khối lượng: 146[kg] - Mô men xoắn cực đại: 108(Nm).
2. Nguồn ắc quy:
- Loại: N70Z(12V-75AH) (Công ty pin ăc quy Miền Nam). - Số lượng bình: 13(bình).
- Khối lượng mỗi bình: 22(kg). - Kích thước: 303 x 171 x 198(mm).
Hình 3.7: Động cơ điện dùng trên xe thiết kế
Hình 3.8. Động cơ nhiệt dùng trên xe thiết kế D905-BGE
3.3.2. Sơ đồ nạp điện cho ăc quy dùng trên xe
Hình 3.9. mạch điện sạc tự động dùng trên xe.
Nguyên lý : Dòng điện sau khi nắn nạp vào tụ C. Khi điện áp của tụ C đủ lớn, điôt D5 dẫn vào kích cổng SCR làm cổng SCR dẫn và dòng điện chạy qua nạp điện vào bình acquy. Khi điện áp đã nạp đầy - được ấn định bởi biến trở VR - transisto Q1 và Q2 dẫn điện và bão hoà, điện áp ngang qua chúng rất thấp và mức điện áp của
C không còn đủ kích SCR hoạt động nên SCR ngưng dẫn và cắt nguồn điện nạp vào bình acquy. Lúc bấy giờ đèn báo L cháy sáng hơn vì điện áp ngang qua Q1 và Q2 rất nhỏ . Tuy nhiên lúc đó dòng điện ngang qua đèn báo L nạp vào bình acquy.
Phương pháp nạp này phù hợp cho cả hai trường hợp là nạp điện ngay trên xe từ máy phát và nạp điện từ điện lưới. Vì đây là phương pháp nạp điện tự động nên trong quá trình nạp người sử dụng không cần phải canh giờ để xem bình đã nạp đầy hay chưa. Nó rất phù hợp với xe cần nạp điện liên tục thiết kế.
Đường đặc tính phóng nạp điện của ắc quy.
+ Đặc tính phóng điện:
|
Đặc tính phóng của ắc quy (hình 3.10) là các đường biểu diễn quan hệ U = f(t) và r = f(t) khi cho ắc quy phóng và nạp với dòng không đổi.
Khi phóng với dòng điện không đổi (Ip=const): thì nồng độ dung dịch điện phân r giảm dần theo đường thẳng (vì tốc độ phản ứng hoá học và do đó, lượng chất tác dụng và axít H2SO4 tham gia phản ứng không thay đổi theo thời gian).
Sức điện động tĩnh (E0):
Sức điện động (SĐĐ) tĩnh của ắc quy là hiệu điện thế giữa các điện cực của ắc quy, đo khi mạch ngoài hở. Nó chỉ phụ thuộc vào tính chất hoá lý của các chất tham gia vào quá trình điện hoá, vào nồng độ dung dịch điện phân mà không phụ thuộc vào kích thước bản cực và số lượng chất tác dụng.
Một cách gần đúng SĐĐ E0 có thể xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
E0 = 0,84 + rE [V] (3.7)
O đây: rðE - là một đại lượng tính bằng vôn, có giá trị bằng nồng độ dung dịch điện phân, tính bằng g/cm3 ở 15 OC.
Đối với các ắc quy axít khởi động, nồng độ dung dịch điện phân thường dao động từ 1,11...1,27 g/cm3 (phụ thuộc mức độ phóng nạp) thì E0=1,95...2,11 vôn.
Ngoài ra, SĐĐ còn phụ thuộc nhiệt độ dung dịch điện phân, tuy vậy sự thay đổi SĐĐ theo nhiệt độ không lớn nên trong thực tế vận hành ắc quy có thể bỏ qua.
Theo (3.1) thì đường E0 cũng có dạng tuyến tính như đường r, còn hiệu điện thế thì nhỏ hơn SĐĐ một lượng bằng độ sụt thế trong ắc quy:
Up = E0 - (Ip.raq) = E0 - Ip.r0 - DE (3.8)
Ở đầu quá trình phóng: Hiệu điện thế giảm đột ngột một lượng bằng độ rơi thế trên điện trở thuần (Ip.r0). Sau đó tiếp tục giảm nhanh chủ yếu do sự giảm nồng độ dung dịch trong các bản cực, tức là do SĐĐ phân cực. Nồng độ dung dịch trong các bản cực giảm sẽ làm khuyếch tán lớp dung dịch mới vào thế chỗ. Nồng độ dung dịch càng giảm thì độ chênh lệch nồng độ càng lớn và lượng dung dịch khuyếch tán vào bản cực càng tăng. Quá trình này cứ tiếp diễn cho đến khi có sự cân bằng giữa tốc độ khuyếch tán và tốc độ phản ứng hoá học. Sau khi độ chênh lệch nồng độ đạt giá trị tương đối ổn định thì SĐĐ và hiệu điện thế giảm chậm, tỷ lệ với mức giảm nồng độ chung của dung dịch (ứng với đoạn giữa - tương đối thẳng của đặc tính Up).
Theo mức độ phóng điện, lượng sun phát chì tạo thành trên bề mặt các bản cực tăng lên, làm tăng điện trở thuần của ắc quy. Ngoài ra, các hạt sunphát chì có thể tích khá lớn (so với chì và các ôxýt của nó) còn làm giảm tiết diện thấm dung dịch và cản trở quá trình khuyếch tán. Do đó, làm tăng SĐĐ phân cực. Đến một lúc nào đó, trạng thái cân bằng sẽ bị phá huỷ, nồng độ dung dịch trong bản cực cùng với SĐĐ và hiệu điện thế giảm rất nhanh và nếu cho ắc quy tiếp tục phóng điện thì SĐĐ có thể giảm đến không.
Từ đường đặc tính phóng cho thấy : Quá trình cho ắc quy phóng điện chỉ nên thực hiện đến điểm P nghĩa là từ điểm nàp thì động cơ điện phải ngừng hoạt động. Vì sau điểm này thế hiệu của ắc quy giảm rất nhanh, không những không thoả mãn điều kiện làm việc của phụ tải mà còn gây tác hại cho ắc quy và khó khăn cho quá trình nạp phục hồi. Thế hiệu của ắc quy ứng với điểm P nói trên được gọi là thế hiệu phóng cuối cùng. Khi thế hiệu ắc quy giảm đến thế hiệu phóng cuối cùng thì trong sử dụng được coi như ắc quy đã phóng hết điện. Giá trị thế hiệu phóng cuối
.................................
5.2.4.2. Vẽ đồ thị nhân tố động lực :
6.LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN :
6.1. SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN :
Như đã trình bày ở phần 3 thì ta chọn phương án cầu sau là cầu chủ động. Vì vậy ta có sơ đồ lắp đặt hệ thống truyền lực của xe như hình 7.1:Tỷ lệ phân bố tải trọng giữa hai cầu xe là 45% - 55%. Xe sử dụng kiểu treo độc lập, phanh là hệ thống phanh thuỷ lực cùng phanh dừng cơ khí.
Hình 6.1: Sơ đồ lắp đặt hệ thống động lực
1- Lò xo giảm chấn hệ thống treo trước ; 2- Bộ chuyển đổi điện ; 3,4- Đòn dẫn hướng hệ thống treo ; 5- Thanh ngang hệ thống treo ; 6- Ăc quy ; 7- Dầm cầu sau ; 8- Lò xo giảm chấn ; 9- Cầu chủ động ; 10- Khớp nối chữ thập ; 11- Gối đỡ trung gian ; 12- Trục các đăng ; 13- Khớp nối đàn hồi ; 14- Hộp số ; 15- Động cơ điện ; 16- Vô lăng ; 17- Đòn nối cơ cấu lái ;18- Hình thang lái ; 19- Dầm cầu trước ; 20- Động cơ nhiệt ; 21- Bộ truyền đai ; 22- Máy phát điện.
6.2.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔNG QUÁT :
Sơ đồ điều khiển tổng quát trên xe được thể hiện trên hình 7.2
a) ở chế độ bình thường, động cơ điện kéo bánh xe chủ động quay thông qua hộp số và bộ vi sai. Máy phát điện và động cơ nhiệt liên hệ với nhau qua khớp nối đàn hồi hoặc bộ truyền động đai. Ở chế độ xe chạy bình thường (tức không nạp điện cho ắc quy) thì động cơ nhiệt ở trạng thái dừng. Công suất của động cơ điện được dùng để kéo xe ô tô chuyển động mà không chịu ảnh hưởng của cụm máy phát điện và nó nhận điện năng từ bộ nguồn ăc quy.
b) Ở chế độ xe lên dốc dốc, người lái điều khiển bằng cách sang số hoặc về số từ cần điều khiển hộp số.
hình 6.2.Sơ đồ điều khiển tổng quát trên xe
c) Khi dung lượng bình ăc quy giảm xuống mức cho phép, người lái chuyển điều khiển xe sang hoạt động ở chế độ "nạp điện cho ăc quy". Khi động cơ nhiệt hoạt động kéo máy phát điện nạp bình ắc quy cung cấp điện năng cho động cơ điện. Vì công suất của cụm động cơ nhiệt - máy phát điện được chọn cân bằng với động cơ điện nên có thể chạy xe trong thời gian dài mà không làm hết bình ắc quy. Động cơ nhiệt được bộ điều tốc điều khiển chạy ở một tốc độ cố định tương ứng với công suất phát ra cực đại nên hạn chế phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường
d) Khi cần phải lùi xe, người lái kéo cần điều khiển chiều chuyển động của xe (bộ đảo chiều) sang vị trí "lùi", động cơ điện sẽ được cấp một điện áp ngược (đổi chiều cực tính) làm động cơ điện đổi chiều quay kéo xe chạy lùi. Trong trường hợp này. Muốn dừng xe người lái phải sử dụng hệ thống phanh thuỷ lực được trang bị trên xe.
Để đề phòng trường hợp khi xe dừng, người lái nhả bàn đạp ga và không tắt hệ thống điện toàn bộ xe, dòng điện kích từ có thể làm nóng cuộn dây kích từ của máy phát điện và làm tổn hao năng lượng, một rơ le điện từ sẽ điều khiển cắt dòng điện kích từ khi tín hiệu từ cảm biến tốc độ xe nhỏ hơn mức cho phép.
Tất cả mọi chế độ hoạt động của xe sẽ được một bộ điều khiển thông qua các tín hiệu vào từ cảm biến vị trí bàn đạp ga, vị trí các cần hoặc nút điều khiển, cảm
biến tốc độ xe và các tín hiệu ra đến bộ điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ điện và bộ khởi động của động cơ nhiệt.
|
Nhóm tín hiệu vào |
Nhóm tín hiệu ram |
|||||
|
Chế độ hoạt động |
Công tắc bàn đạpga |
Cần hộpsố sang số |
Cần số chuyển hướng |
Tốc độ xe (Km/h) |
Bộ điều tốc |
Bộ đảo chiều quay |
|
Bình thường |
ON |
Số 1 |
Tiến |
025 |
0 |
0 |
|
Lùi |
025 |
0 |
1 |
|||
|
Số 2 |
Tiến |
050 |
0 |
0 |
||
|
Lùi |
050 |
0 |
1 |
|||
|
Số 3 |
Tiến |
072 |
0 |
0 |
||
|
Lùi |
072 |
0 |
1 |
|||
|
Số 4 |
Tiến |
098 |
0 |
0 |
||
|
Lùi |
098 |
0 |
1 |
|||
|
Nạp điện cho Ăc quy |
ON |
Số 1 |
Tiến |
025 |
1 |
0 |
|
Lùi |
025 |
1 |
1 |
|||
|
Số 2 |
Tiến |
050 |
1 |
0 |
||
|
Lùi |
050 |
1 |
1 |
|||
|
Số 3 |
Tiến |
072 |
1 |
0 |
||
|
Lùi |
072 |
1 |
1 |
|||
|
Số 4 |
Tiến |
098 |
1 |
0 |
||
|
Lùi |
098 |
1 |
1 |
|||
Bảng1: Bảng hệ thống điều khiển điện của ô tô thiết
7. KẾT LUẬN:
Ô tô lai bốn chỗ ngồi sử dụng động cơ điện chạy bằng acquy và động cơ đốt trong chạy bằng nhiệt là ô tô cá nhân phù hợp với điều kiện Việt Nam cả về điều kiện sử dụng lẫn khả năng cung cấp năng lượng và bảo vệ môi trường.
Hệ thống động lực của xe đã được tính tóan, thiết kế với việc sử dụng các trang thiết bị có sẵn cho thấy khả năng chế tạo ô tô nói trên là hiện thực
*Xe thiết kế đáp ứng được yêu cầu cấp thiết nhất ngày nay lă:
- Giảm được tối thiểu sự ô nhiễm môi trường.
-Vận tốc lớn nhất của xe vừa phải, ph hợp với đường xá Việt Nam.
- Giâ thănh ph hợp với mức thu nhập của người lao động Việt nam.
- Dễ sử dụng, bảo dưỡng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Trần Thọ, PGS.TS.Võ Quang Lạp, Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, NXB Khoa học và kỹ thuật.
[2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, NXB Khoa học và kỹ thuật.
[3] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, NXB Khoa học và kỹ thuật.
[4] Bùi Văn Ga, Hồ Sỹ Xuân Diệu, Ô tô hybrid: Phương tiện giao thông cá nhân ô sạch phù hợp với điều kiện Việt Nam, Hội nghị Khoa học-Công nghệ, Kỷ Niệm 40 năm Ngày Thành lập Cục Đăng Kiểm Việt Nam, pp. 165-172, Hà Nội 16-4-2004.
[5] By Robert J. Traister, All about Electric & Hybrid Cars, Tab Books Inc.
[6] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Tính toán và thiết kế ô tô máy kéo, NXB Giáo dục 1996.
[7] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ÔTÔ MÁY KÉO, BỘ ĐẠI HỌC VÀ TRUNG HỌC CHUYÊN NGHIỆP 1983
[8] Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, 2003.
[9] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí
[10] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ôtô máy kéo, NXB Khoa học và kỹ thuật
[11] TS. Nguyễn Hoàng Việt, Trang bị điện và điện tử trên ôtô, Giáo trình lưu hành nội bộ - 1998
[12] Website: hppt://www.dc-motors.globalspec.com.
[13] Website: hppt://www.smart.com.
[14] Website: hppt://www.toyota.com.
[15] Website: hppt://www.baldor.com.
BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN:
BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT:
MỤC LỤC.
STT: Trang
1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI: 1
1.1. MỞ ĐẦU: 1
1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI: 6
2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ
NHIỆT VÀ ĐỘNG CƠ DIỆN: 8
2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ
ĐỘNG CƠ NHIỆT: 8
2.1.1. Kiểu kết nối nối tiếp: 8
2.1.2.Kiểu lai song song: 9 2.1.3. Kiểu lai hổn hợp: 11
2.2.CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI GIỮA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ
ĐỘNG CƠ NHIỆT : 12 2.3. CÁC KIỂU TRUYỀN ĐỘNG THEO KIỂU LAI NỐI TIẾP: 13
2.3.1. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu trước là cầu chủ động : 13
2.3.2. Hệ thống truyền động kiểu nối tiếp với cầu sau là cầu chủ động: 14
2.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
TRÊN XE THIẾT KẾ: 16
3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN,
ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN : 16
3.1. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN: 16
3.1.1. Tính toán công suất động cơ điện: 16
3.1.2. Lựa chon động cơ diện và hiệu điện thế của động cơ điện : 19
3.1.3. Mở máy động cơ điện một chiều: 23
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ NGUỒN ẮC QUY: 23
3.3. CHỌN CÔNG SUẤT MÁY PHÁT ĐIỆN, ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ
SƠ ĐỒ NẠP ĐIỆN CHO ẮC QUY: 26
3.1.3. Chọn công suât máy phát điện và động cơ nhiệt: 26
3.3.2. Sơ đồ nạp điện cho ắc quy dùng trên xe: 29
3.4. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN LẮP TRÊN XE THIẾT KẾ: 33
3.4.1. Phương án điều khiển động cơ điện một chiều kich từ nối tiếp: 33
3.4.1.1. Điều khiển động cơ điện bằng cách thay đổi từ thông: 34
3.4.1.2. Phương pháp điều chỉng tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ
vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng (Rư): 35
3.4.1.3. Phương pháp điều chỉnh tôc độ bằng cach thay đổi điện áp – U: 35
3.4.1.4. Mạch đảo chiều của hệ thống Tyristo-động cơ: 39
3.4.1.5. Mạch điện điển hình để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
kích từ nối tiếp: 41
4. THIẾ KẾ TÍNH TOÁN HỘP SỐ: 46
4.1. Nhiệm vụ yêu cầu thiết kế: 46
4.2. Lựa chọn phương án thiết kế: 46
4.3. Thiết kế theo phương án đã chọn: 48
4.3.1. Số cấp của hộp số: 48
4.3.2. Xác định tỉ số truyền của hộp số: 49
4.3.3. Xác định tỉ số truyền các tay số trung gian: 50
4.3.4. Xác định các thông số cơ bản của hộp số: 51
4.3.5. Tính toán đồng tốc: 59
4.3.6. Tính toán kiểm tra đồng tốc: 65
5. XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA XE THIẾT KẾ: 68
5.1. XÂY DỰNG ĐĂC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN: 68
5.1.1. Lập đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô: 72
5.1.2. Lập đồ thị đăc tính động lực của ôtô: 75
5.2. Xây dựng đặc tính của nguồn động cơ nhiệt: 78
4.2.3. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực: 80
5.2.4. Xây dựng đồ thị đăc tính nhan tố động lực: 83
6. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 85
6.1. SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 85
6.2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỔNG QUÁT: 85
7. KÊT LUẬN: 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO
